你能说清楚零线和中性线的区别吗？

　　零线就是接了地的三相交流配电系统的中性线。

　　以下来分别讨论零线问题。

直流多电源系统的公共线与零电位

　　我们来想象一下：我们有一套单片机系统，它的工作电源输出的是5V直流电压；我们还有与单片机系统配套的输入输出系统，它们的工作电源输出的是正15V和负15V直流电压。如果我们把这三个电源组合在一起，显见，我们需要有一个电压为零的零电位公共参考点。

见图1：

　　图1中，我们看到三组电源有一个公共线，它的下方标注有参考地的接地符号，表面此线的电位为零，也即电压的参考点。

　　我们来看看这条零电位参考点的公共线有何特点：

　　（1）D点连同公共线其实是同一个节点，也即D点；

　　（2）根据节点定律（基尔霍夫第一定律），我们知道公共线的电压为零，但它的电流是15A。

　　这告诉我们一个很基本的事实：公共点的零电位是人为给定的，它不遵循欧姆定律。

电力变压器的低压侧三相绕组的中性线与零线

　　我们看图2：

　　图2中，我们把图1中的三个直流电源换成电力变压器的三相绕组，也即A相绕组、B相绕组和C相绕组。

　　注意1：图2中的中性线，其实就是三相绕组的公共端。公共端其实相当于一个节点，也即D节点。

　　注意2：图2中性线的接地符号与图1不同，此符号表示接大地。接大地的符号有两重性质，其一是接地点具有零电位，其二因为大地的容量极大，因此接地后的中性线具有保护人身安全性质。

　　注意3：由注意2可知，变压器中性线直接接地后，也有两重意义：其一是中性线的电压为零，其二是中性线具有人身安全防护的保护线性质。

　　在国际电工委员会IEC60364标准中，把中性线叫做N线，把地线叫做PE线，把接了地的中性线叫做PEN线。PEN线就是零线。

　　中性线和零线一样，它们的电压为零，但电流不一定为零。也就是说，中性线和零线的电压是人为规定的，它是节点电压，并且不符合欧姆定律。

利用零线实现人身安全防护——保护接零措施

　　我们已经知道，零线的源头是接地的，我们可以利用零线的这个性质来用电电器的实现人身安全防护。

　　首先，我们来认识IEC60364规定的TN-C接地系统：

　　在图3中，我们看到了中性线在离开变压器后直接进行系统接地，并就此生成零线PEN。接着零线在入户前，再次重复接地。零线接入用电负荷时，首先被引到用电负荷的外壳上，实现保护接零，然后再引至零线接线端子上。由此可见，零线担任了保护人身安全的重任。

　　但这种保护是存在问题的。问题在于，零线一旦断裂，断裂点后部的零线立即成为负载侧的中性线，负载侧未接地中性线的电压UNfz是不定的，当三相不平衡时，UNfz的电压可能会上升，最高会上升至相电压220V。又因为负载侧用电负荷的外壳做了保护接零，可想而知人触及这些用电电器的外壳时必然会发生电击伤害。

见图4：

　　从图4中我们看到，零线断裂点后部的零线事实上就是负载侧的中性线Nfz，并且断裂点后部的用电设备外壳还做了保护接零。如果因为三相不平衡的原因使得中性线Nfz的电压UNfz上升，则会对人体产生伤害事故。

　　所以，IEC要求在使用TN-C接线方式时，必须多点重复接地，尽量避免上述现象出现。

中性线和零线的电流

　　设TN-C系统下，三条相线的电流分别为、和。我们来看看这三个电流合并后会有什么现象：

　　也就是说，如果三相是平衡的，也即Ia=Ib=Ic，则中性线电流In或者零线电流Ipen是等于零的。

　　不过，这种现象仅仅出现在中性线或者零线的总线上。在中性线或者零线的分支线上的电流并不等于零。

　　我们来看图5：

　　我们看到系统中接入了6只灯泡，每相两只，所以三相负荷是平衡的。

　　注意到零线的分支电流：Ipen1、Ipen2和Ipen3并不等于零，它们的电流与各自的火线（相线）电流大小相等方向相反。只有在零线的总线上，才有Ipen=0。

零线中的PE保护功能和中性线N功能可以再次分开吗？

　　答案是肯定的。这就是IEC60364推荐的TN-C-S接地系统。

见图6：

　　图6中，第一个负载是在TN-C接地系统下，它的外壳是保护接地。在第一个负载的右侧，我们看到零线开始分开为保护线PE线和中性线N，然后入户。第二个负载的外壳接PE线，它的电源则引入N线。

　　这样做有什么好处？

　　第一：从此不再有零线断裂出现用电负载外壳高压伤人的事故。

　　第二：即便中性线断裂，三相不平衡出现的Unpe高电压也不会伤及人身。

　　不过，此时的PE必须确保是连续的，中间不能有任何断裂点。一旦出现断裂点，其后部的保护功能就会失效。

　　另外，TN-C-S接地系统下，PE线和N线不得再次合并，两者必须保持彻底的绝缘。

　　TN-C-S接地系统是当前城镇民居最主要的接线方式。不管是学校也好，是办公楼也好，当然也包括居家配电（还有我家），都以此方式为主。

　　在TN-C-S接地系统下，居家内是可以使用漏电保护装置的，而在TN-C下使用没有太大的意义，即使使用了也无效。

　　下图是已经发布过的一张图片，供大家参考：

　　在这张图中，左上侧是外部的TN-C接地系统。我们看到了在入户前PEN做了重复接地，然后PEN零线被分开为保护PE线和中性线N，从此以后，零线就不存在了。

　　事实上，在TN-C-S接地系统下，我们的家里根本就没有零线！

　　我们看到，零线被分开为N线和PE线后，相线和N线被引入到电度表中，然后入户。

　　在户内，相线和中性线被接到开关箱的双极主开关中，此开关又叫做2P开关，这里的P是英文Pole（极）的首字母。

　　我们看到，主开关的下部安装有漏电保护器RCD，对户内出现的漏电现象实施保护。

在TN-C接地系统下，可以使用4极开关或者2极开关吗？

　　答案是否定的。

　　由于零线不得以任何形式断开，因此零线不能进任何开关，也不得接入保险丝。

　　所以，在TN-C接地系统中，只能使用普通的3P开关和1P开关。

　　最后的结论也就是开头的结论：零线就是做了系统接地的中性线，它具有保护的性质，所以零线又叫做保护中性线PEN。

　　我觉得，这篇东西可能对于许多人是颠覆性的。由此可见，国际标准和国家标准是何种重要。但不管怎么说，期望大家还是把中性线与零线的关系厘清为好。

　　本文不涉及漏电保护问题，也不涉及其它接地系统的问题。原因很简单，这些问题与主题无关。

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来源：机械工业出版社

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